《运动康复生物力学》是一部系统阐述运动康复生物力学理论与实践的奠基性教材，由南京体育学院钱竞光教授团队编著，历经三次迭代，成为我国运动康复人才培养的重要支撑。全书以“理论－实践－应用”三位一体的教学模式为核心，结合运动人体科学、运动康复保健学和康复治疗学等专业的教学需求，构建了涵盖人体运动生物力学原理、骨骼与关节生物力学、肌肉力学、实验方法及临床应用的完整知识体系。　
　　《运动康复生物力学》从学科起源与形成出发，探讨了生物力学在运动康复领域的应用价值。通过分析人体运动的力学参数、骨与关节的生物力学特性、骨骼肌的结构与功能，以及运动对生物组织的影响，揭示了运动康复的科学依据。同时，书中还涉及步态分析、矫形器设计、轮椅生物力学等临床应用内容，体现了理论与实践的紧密结合。　
　　教材注重学术创新与实践指导，将编写团队三十年来的研究成果融入其中，包括多项国家级课题、高水平论文及专利技术，形成了与时俱进的知识框架。通过广泛的教学实践验证，《运动康复生物力学》已成为全国30多所高校的重要教材，为“健康中国”战略和“体育强国”目标提供了坚实的理论与实践支持。

第一章 绪论 （1）
第一节 运动康复生物力学概况 （2）
第二节 运动康复生物力学学科的形成和课程的创立 （2）
第三节 运动康复生物力学学科研究任务 （5）
第四节 运动康复生物力学课程内容 （8）

第二章 人体运动生物力学原理 （10）
第一节 人体运动的运动学参数 （11）
第二节 人体运动的动力学参数 （19）
第三节 人体运动的静力学参数 （34）
第四节 人体转动的力学参数 （41）
第五节 人体多体系统动力学建模和仿真 （50）

第三章 骨的生物力学性质与损伤 （59）
第一节 骨的外力、内力和变形 （60）
第二节 骨的基本力学性质 （71）

第四章 骨的功能适应性 （86）
第一节 骨的组织结构 （87）
第二节 骨的功能适应性 （89）
第三节 骨折治疗原则 （95）
第四节 骨的压电效应 （107）
第五节 国内创伤骨科生物力学研究进展 （110）

第五章 运动与骨骼 （114）
第一节 骨骼概况 （115）
第二节 体育运动对骨的影响 （121）
第三节 运动负荷对骨影响的实验研究 （122）

第六章 关节生物力学与损伤 （126）
第一节 关节的基本结构与功能 （127）
第二节 关节生物力学 （129）
第三节 人体主要关节的生物力学 （133）
第四节 关节创伤 （150）

第七章 运动与关节 （165）
第一节 关节的分类及影响因素 （166）
第二节 体育运动对关节的影响 （169）
第三节 人工关节及其进展 （171）

第八章 骨骼肌、腱和韧带 （176）
第一节 骨骼肌的组织结构 （177）
第二节 骨骼肌的结构和收缩学说 （180）
第三节 人体软组织的力学性质 （184）

第九章 运动与骨骼肌 （191）
第一节 骨骼肌概况 （192）
第二节 骨骼肌纤维类型与运动 （197）
第三节 体育运动对骨骼肌的影响 （198）
第四节 力量训练 （199）
第五节 骨骼肌损伤 （207）

第十章 实验方法 （210）
第一节 实验概述 （211）
第二节 运动康复生物力学常用实验方法 （213）
第三节 运动康复生物力学实验教学内容 （221）

第十一章 人体运动动作分析 （243）
第一节 动作技术的生物力学原理 （244）
第二节 动作技术分析方法 （247）
第三节 康复临床动作分析方法 （249）
第四节 临床基本动作分析 （252）
第五节 人体动作的效率分析 （257）

第十二章 步态分析 （262）
第一节 步态的一般生物力学原理 （263）
第二节 步态的生物力学特征 （265）
第三节 步态生物力学分析的临床应用 （278）

第十三章 矫形器的生物力学 （280）
第一节 矫形器的基本概念 （281）
第二节 矫形器三点压力系统原理 （282）
第三节 生物力学原理在矫形器中的应用 （284）
第四节 矫形器的临床适应证 （289）

第十四章 人力轮椅的研究 （293）
第一节 轮椅概述 （294）
第二节 手动轮椅使用技巧 （297）
第三节 手动轮椅的生物力学 （298）

主要参考文献 （303）

第一章 绪论
　　通过本章内容的学习，掌握运动康复生物力学的概念、主要内容；熟悉运动康复生物力的任务和发展；了解运动康复生物力学在国家体育事业、全民健身和健康中国战略中的重要作用；增强职业道德感和责任心。
　　第一节 运动康复生物力学概况
　　生物力学是活跃在自然科学前沿的新兴交叉学科之一，是根据已经确立的力学原理研究生物体中力学问题的学科。生物力学是力学、生物学、解剖学等学科之间相互渗透的交叉科学，它将这些学科的基本原理和方法有机地结合起来，同时还广泛应用了物理学和应用数学的概念及方法。生物力学体现了近代科学的发展，它具有学科间彼此渗透、互相交叉、紧密联系的特点。生物力学具有不同的分类方法，按照研究对象可分为生物固体力学、生物流体力学、生物工程学。根据研究结果的实际应用情况，生物力学又可分为工程生物力学、医学生物力学和体育运动生物力学等。近年来，随着国内外康复事业的快速发展，催生了运动康复生物力学这一新的分支研究领域。
　　运动康复生物力学要具体分析人体完成各种日常动作时的运动方式和运动原因，以及运动对于人体各种生物材料的影响，同时也要研究影响人体运动的外界条件（如周围的环境、场地，以及各种医疗辅助器械、监护装置等）与运动的关系。根据生物力学原理和人体形态、机能的特点，结合对运动场地、器材、器具的利用和改进，为运动员设计合理的（包括最佳的）动作技术，以预防运动损伤，促进损伤恢复；为患者制订合理的手术方案，以帮助其恢复正常的运动功能；研究合理、有效的运动方法，以求达到最好的健身和康复效果。
　　第二节 运动康复生物力学学科的形成和课程的创立
　　生物力学是古老课题之一，对它的应用和研究有着悠久历史。早在公元前，古希腊的哲学家和自然学家亚里士多德（公元前384-公元前322年）就对生物体的运动产生了兴趣，他注意到日常生活中人和动物运动的力学问题。意大利医生盖伦（129—199年）通过动物解剖实验得出，来自大脑的运动冲动沿神经传导至肌肉，使肌肉产生收缩而引起关节运动的理论。由于当时处于中世纪的黑暗时期，教会反动势力对任何涉及肉体的实验都加以压制，因此难以研究人体的构造和运动原理。
　　15世纪末，伟大的意大利科学家达·芬奇（1452—1519年）对人体运动产生了浓厚的兴趣。他以人的尸体为研究对象开展解剖学研究，非常重视在解剖学和力学的基础上研究人体的各种姿态和运动，并提出人体的运动必须服从于力学定律的观点。他认为，“力学之所以比其他科学更为重要和实用，那是因为所有能够运动的生物体都遵循力学的定律而运动”。但当时解剖尸体是违背教义的，为了避免教会的迫害，他不得不把自己的著作收藏起来，直至过了几百年，这些著作才被后人发现。
　　17世纪，意大利人伽利略（1564—1642年）于1638年首先发现施加载荷与骨形态之间的关系。意大利医生、解剖学家鲍列里（1608—1679年）进一步将力学和解剖学结合起来研究人体运动，他的《论动物的运动》一书，可谓是第一部生物力学著作。他在这部著作中介绍了利用杠杆原理测定人体重心的实验方法，并将人和动物在空间的主动位移运动分为三种基本形式，即蹬离地面（走、跑、跳等）、蹬离周围介质（如游泳、飞翔）和拉引（攀登、爬杆等）。
　　19世纪初，骨力学方面取得了一系列进展。1834年，贝尔指出骨可以使用尽可能少的材料来承担载荷。1838年，沃德报告增加压缩载荷可以加快骨的形成。1852年，路德维格论及重力和肌力对维持骨的质量是必要的。1862年，两位德国研究人员各自独立地报告了加压对骨生长的影响。1867年，瑞士学者报告了骨的内部结构和外部形态一样，与其所承受载荷的大小及方向有直接关系。1892年，德国医学博士沃尔夫发表了著名的《骨转化定律》一文，这一法则已得到临床和实验的支持。
　　由于军事训练的需要以及工业生产的发展，对骨的研究方法有了改进，德国生理学家维伯尔兄弟采用实验的方法对人体运动进行了研究。他们除用肉眼观察以外，还用最基本的带尺和秒表来测量人体运动的空间和时间特性，积累了许多有关人体位移运动的定量数值资料，但当时还不能客观地描述运动的外形。19世纪中叶，随着照相技术的出现，法国生理学家马勒（1830—1904年）对客观描述人体运动的方法进行了大量的研究，为生物力学研究提供了许多新的手段。1877年，美国摄影师麦布里奇（1830—1904年）第一次用24部照相机排成一列，按顺序拍摄了骑马奔跑的连续动作照片，这是影片分析的萌芽。为纪念他对生物力学的贡献，1987年第11届国际生物力学大会开始设立了“麦布里奇杰出贡献奖”，以表彰那些在生物力学基础理论、研究方法及应用研究方面作出突出贡献的科研工作者。1882年，马勒首先用高速摄影和风力装置记录和研究运动并拍摄了鸽子、蜜蜂以及子弹的飞行情况，后来又与他的学生德美尼一起发明了定片运动轨迹照相法和运动轨迹连续光点照相法等，这种照相方法直到现在仍可用于研究人体的运动学特征。马勒在1895年研制出气压式测力台，他采用高速摄影影片测量方法，结合人体步行时下肢运动学数据与测力台数据进行步态分析研究，现代的步态分析方法就建立在其工作基础之上。他还记录测力台和位移数据，以此分析研究人体的原地纵跳动作。
　　20世纪初，德国学者布拉温和菲舍尔首次用解剖尸体的实验方法，测定了人体各部分的相对重量和重心位置，并通过测量速度、加速度和人体各环节重量推算引起加速度的力，开始从动力学方面研究人体运动。菲舍尔关于人体各环节相对重量和重心位置的资料，至今仍被用于计算人体重心。
　　俄国运动生物力学的奠基人谢琴诺夫（1829—1905年）最早提出对人体运动活动要从生理学和生物力学角度进行分析，他曾指出，多种多样的大脑活动外部表现最终只能归结于一种现象——肌肉的运动。他在《人体功能运动概论》一书中阐述了人体运动器官的功能结构和骨骼杠杆装置，以及运动中骨杠杆和肌肉拉力作用及神经支配等问题。列斯加夫特（1837—1909年）被誉为俄国运动生物力学的奠基人，他在1877年所著的《身体运动理论》中，从人体形态、生理机能和生物力学方面阐述了学生身体练习的任务。苏联现代运动生物力学研究者之一的伯恩斯坦，从20世纪30年代开始就强调从神经控制论观点来研究人体运动，他1947年所著《论运动结构》一书就反映了系统论、控制论和信息论的观点。他认为对动作的控制可通过两个途径来实现，一是由大脑神经中枢发出指令完成各种动作任务；二是通过运动与感觉神经的反馈作用修正动作过程中的偏差。伯恩斯坦关于动作系统和运动行为结构的思想原则，以及运动感觉修正（信息系统）的理论，对于今后运动生物力学研究的发展具有重要意义。
　　20世纪30年代，著名的英国生理学家希尔通过对肌肉进行研究获得诺贝尔奖，他取青蛙的离体缝匠肌进行实验得出著名的希尔方程，即肌肉收缩的力速方程。他在肌肉力学方面的研究成果，为生物力学研究奠定了基础。他还对人体运动时的空气阻力进行过研究，并提出估算空气阻力的经验公式。
　　20世纪初，科学的分化阻碍了生物力学的深入发展。20世纪中叶以后，医学和生物学家们逐步认识到力的因素对解决本学科许多问题的意义，力学家们在寻求力学的发展和应用新领域时，也注意到生物体是运用力学的广阔天地。两者的结合促成了这门新兴边缘学科——生物力学的形成。
　　在这之后，生物力学引起了人们的广泛注意和研究，发展十分迅速。美、日、俄、澳、加、德等国均建立了专门研究机构。尤其美国发展最快，相关学者在许多大学、附属医院和专门机构中，都对生物力学的基础理论和实际应用领域进行了广泛的研究。他们重视学科间的渗透，注意医学与工程学科的结合，并重视应用、基础理论与实验研究并举。
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序
　　《运动康复生物力学》作为我国相关领域的奠基性教材，由南京体育学院钱竞光教授团队创编以来，始终引领该领域学科发展与教学改革。本教材三次迭代的历程，恰是中国特色运动康复人才培养体系建设的微观缩影。
　　开创性的教学科研探索。在体系构建的起步阶段，该教材填补了专业教学的空白。2008年第1版教材问世，时任国际运动生物力学学会主席的洪有廉教授，在序言中指出，“运动康复生物力学是生物力学一个新的研究领域，国内外尚未见有相关研究专著和教材”，“作为国内外首部专业编著，内容新颖，应用价值高”。这本教材的出版，不仅确立了学科的基本理论框架，更构建了“理论－实践－应用”三位一体的教学模式。正如中国力学学会生物力学专业委员会原主任委员姜宗来教授所评价的，“《运动康复生物力学》是国内该领域第一本专业教材，为生物力学在运动康复的教学、科研和应用开拓了新的空间”。这一开创性工作，为我国运动康复人才培养奠定了重要基石。
　　持续迭代的学术生命力。在体系完善的关键时期，《运动康复生物力学》教材推动了专业标准的建立。2014年，以时任中国体育科学学会运动生物力学分会主任委员王清研究员担任组长的专家组在第2版修订方案的审定意见中强调：“该教材的编写修订方案站在学科研究和发展前沿，适应了我国高校运动人体科学、运动康复保健学和康复治疗学等专业教学改革与发展的需求，并结合上述专业的教学特点，与其执业资格考试相衔接。”充分体现了本教材在推动人才培养标准化和专业化方面的核心作用。承前启后，教材第3版在既往基础上持续改进，不仅全面强化理论系统性、专业前沿性与实践可行性，更将编写团队三十年来承担的10多项国家级（如国家自然科学基金、国家科研支撑计划项目）和省部级课题成果、发表的100多篇SCI和中文核心期刊等高水平学术论文，以及获得的20多项国家专利凝练为本教材精要，构建起一个与时俱进、紧密对接“健康中国”国家战略和“体育强国”要求的知识体系和能力框架，实现了从确立标准到引领发展的又一深刻学术迭代。
　　广泛的教学实践验证。经过多年实践检验，《运动康复生物力学》教材已成为运动康复人才培养体系的重要支撑。据不完全统计，教材每年向全国30多所高校发行数千册，覆盖专业体育院校、医学院校和综合性大学。这种广泛采用，体现了教材在统一教学标准、保障培养质量方面的关键价值，形成了辐射全国的教学实践网络。
　　我们期待这本承载着三代学者智慧的教材，为运动康复人才培养注人新的活力。
　　南京体育学院 陈爱国教授
　　2025年10月8日